Kvalita ovzduší v MB - troposférický ozon- O3 Mgr. David Hradiský
[email protected] 21. 11. 2010
Data a jejich zdroje • • • • • • • • • • •
Český hydrometeorologický ústav, www.chmi.cz Krajský úřad Středočeského kraje, www.kr-stredocesky.cz Ministerstvo životního prostředí ČR, www.mzp.cz Integrovaný registr znečišťování, www.irz.cz Cenia- Česká informační agentura životního prostředí, www.cenia.cz Centrum dopravního výzkumu, www.cdv.cz Český statistický úřad www.czso.cz Státní zdravotní ústav www.szu.cz Ústav zdravotnických informací a statistiky ČR, www.uzis.cz Ekologický právní servis, www.eps.cz další
Troposférický (přízemní) ozon • Přítomnost ozonu v přízemní vrstvě atmosféry je známa více než 150 let. • Přízemní ozon je znečišťující látka ovzduší, která v posledních letech silně nabývá na svém významu, především z hlediska negativního působení na lidské zdraví, zemědělské plodiny, lesní ekosystémy i různé materiály. • Přízemní ozon je označován za sekundární znečišťující látku, protože nemá svůj vlastní emisní zdroj.
Vliv troposférického ozonu na lidské zdraví (Cenia)
• Působí především na plicní tkáň a sliznice. Lidé vystavení zvýšeným koncentracím (okolo 200 µg/m3 ) si většinou stěžují na podráždění očí, nosu a hrdla. • Jako akutní obtíže se nejčastěji uvádějí podráždění spojivek, kašel, malátnost, pocit tlaku na hrudi a bolesti hlavy. • Citlivost osob k působení ozonu ovlivňuje např. věk (rizikové skupiny jsou děti a starší lidé), schopnost snášet vysoké letní teploty, aktuální zdravotní stav, zvýšená fyzická zátěž ve venkovním prostředí nebo astmatické obtíže.
Mechanismus vzniku troposférického ozonu- O3 • Za přítomnosti slunečního záření vzniká ozon fotolýzou (rozpadem) NO2 – oxidu dusičitého (reakce 1) a následnou reakcí atomu a molekuly kyslíku (reakce 2). Současně probíhá oxidace NO- oxidu dusnatého, jejíž výsledkem je rozpad a tím úbytek ozonu (reakce 3). NO2 + záření -> NO + O (1) O + O2 -> O3 (2) NO + O3 -> NO2 + O2 (3) • Tento systém reakcí lze nazvat tzv. rovnovážným stavem, kdy je rychlost vzniku ozonu stejná jako rychlost jeho zániku.
Kumulace ozonu • Ke kumulaci ozonu v atmosféře může dojít pouze v případě, kdy je oxid dusnatý zoxidován na oxid dusičitý v reakci 3 jinou látkou (látkou, která je schopna s NO reagovat rychleji než ozon). • Mezi tyto látky patří zejména radikály těkavých organických látek -VOC (z angl. Volatile Organic Compouds) • Kumulace ozonu ve zvýšené míře nastává v atmosféře znečištěné v důsledku lidské činnosti, kdy je vyšší koncentrace částic - prekurzorů, z nichž ozon vzniká
Prekurzory ozonu Znečišťující látky ovzduší, při jejichž vzájemných reakcích a reakcích s kyslíkem vzniká sekundárně ozon. Do této skupiny patří: • těkavé organické látky (VOC)- směs mnoha látek- viz. dále • oxidy dusíku (NOx)- dusný, dusnatý, dusičitý • oxid uhelnatý (CO) • metan (CH4). Na tvorbě přízemního ozonu se nejvíce podílejí NOx (59 %) a VOC (31 %). CO přispívá 9 %, CH4 1 %.
Těkavé organické látky- VOC (Statistická ročenka ŽP ČR 2009, str. 168 , MŽP, ČSÚ a Cenia)
benzen, etan, eten, propan, propen, i-butan, n-butan, acetylen, suma butenu, i-pentan, n-pentan, suma pentenu, metylcyklopentan, n-hexan, cyklohexan, n-heptan, isopren, toluen, etylbenzen, m,p-xylen, o-xylen, nonan, 2+3 metylpentan, 2+3 metylhexan, cyklopentan, 2,2-dimetylbutan, 2,3 dimetylbutan, 2+3 metylheptan, i-oktan, n-oktan, xyleny – suma, styren, chlormetan, trichlormetan, chlorbenzen, dichlorbenzeny – suma, trimetylbenzeny – suma, dichlormetan, chlorid uhličitý, trichloretylen, tetrachloretylen, trichloretan, Freon 11, Freon 113, Freon 12.
Původ emisí znečišťujících látek •
•
•
(www.chmi.cz- oddíl emisní bilance-info)
Zdroje emitující do ovzduší znečišťující látky jsou celostátně sledovány v rámci tzv. Registru emisí a zdrojů znečišťování ovzduší (REZZO). Správou databáze REZZO za celou Českou republiku je pověřen ČHMÚ. Jednotlivé dílčí databáze REZZO 1-4, které slouží k archivaci a prezentaci údajů o stacionárních a mobilních zdrojích znečišťování ovzduší, tvoří součást Informačního systému kvality ovzduší (ISKO) provozovaného rovněž ČHMÚ jako jeden ze základních článků soustavy nástrojů pro sledování a hodnocení kvality ovzduší v ČR. Stacionární zdroje jsou členěny podle tepelného výkonu a míry vlivu technologického procesu na znečišťování ovzduší nebo rozsahu znečišťování. Vedle bodově sledovaných stacionárních zdrojů REZZO 1 a 2 jsou v rámci REZZO 3 modelově vypočítávány emise z vytápění domácností, emise VOC z plošného použití rozpouštědel, emise NH3 z nesledovaných chovů hospodářských zvířat a z nakládání s chlévskou mrvou a emise TZL z chovů zvířat. Bilance mobilních zdrojů zahrnuje emise ze silniční, železniční, letecké a vodní dopravy a dále emise z nesilničních zdrojů (zemědělské, lesní a stavební stroje, vozidla armády, apod.). Výpočet emisí z dopravy zajišťuje dle vlastní metodiky CDV Brno. Používaný modelový výpočet využívá podkladů dopravních statistik, údajů o prodeji pohonných hmot, o skladbě vozového parku a odhadech ročních proběhů jednotlivých kategorií vozidel. Emise jsou stanoveny pomocí vypočítaného podílu na spotřebě pohonných hmot jednotlivých kategorií vozidel a příslušných emisních faktorů. Z podkladů energetické bilance zajišťované ČSÚ je pro výpočet emisí nesilničních zdrojů proveden odhad spotřeby nafty zemědělských a lesních strojů (ve spolupráci s VÚZT Praha), spotřeby nafty dalších vozidel a za r. 2006 poprvé také odhad spotřeby benzínu pro údržbu zeleně a těžbu dřeva.
Celkové emise NOx , CO a VOC dle kategorií zdrojů- ČR- 2004-2008 (Statistická ročenka ŽP ČR 2009, str. 153 , MŽP, ČSÚ a Cenia)
Celkové emise NOx , CO a VOC dle kategorií zdrojů- ČR- 2004-2008 (Statistická ročenka ŽP ČR 2009, str. 154, MŽP, ČSÚ a Cenia)
Původ - zdroje emisí prekurzorů ozonu dle odvětví- ČR- 2007 (Zpráva o ŽP ČR 2008, str. 28, MŽP, 2009)
Vývoj emisí prekurzorů ozonu ve StČ kraji dle kategorií zdrojů 2001-2007 (Integrovaný krajský program ke zlepšení kvality ovzduší StČ. kraje, 2009, str. 199)
Chod koncentrací ozonu (Cenia) • Ve městech dochází k odbourávání ozonu v nočních hodinách, tzn. v hodinách, kdy nemůžou probíhat fotodisociační reakce. Ozon je zároveň rozptylován a částečně odbouráván oxidem dusnatým. • V těchto oblastech je tedy výraznější chod koncentrací ozonu se značnými extrémy, kdy jsou maximální hodnoty dosaženy mezi 12.00 až 15:00 hodinou v návaznosti na ranní dopravní špičku (a produkci prekurzorů ozonu) a intenzivní sluneční záření. • Paradoxně dochází k situacím, kdy nadlimitní koncentrace ozonu se dlouhodobě vyskytují v přírodních oblastech, např. v oblastech zatížených dálkovým přenosem prekurzorů ozonu. • Vysokými koncentracemi ozonu jsou velice zatížené i horské oblasti, kde je sluneční záření intenzivnější. V těchto oblastech však není kontinuální produkce oxidu dusnatého a nedochází zde tedy k rozkladu ozonu, ale naopak často k jeho kumulaci.
Koncentrace ozonu • Koncentrace ozonu kromě hodnoty slunečního svitu významně ovlivňují i další meteorologické podmínky, jako teploty a výskyt atmosférických srážek v období od dubna do září, kdy jsou měřeny nejvyšší koncentrace ozonu. • Tematická strategie o znečišťování ovzduší konstatuje, že znečištění ovzduší a jeho následky na zdraví a na kvalitu života občanů Evropské unie jsou příliš rozsáhlé na to, aby nebyly podniknuty kroky nad rámec současné legislativy.
Trendy koncentrací O3 v ovzduší ČR 1996–2007
(Zpráva o životním prostředí ČR, str.24, MŽP, 2008)
Emise prekurzorů ozonu - shrnutí ČR a StČ kraj • Na základě dostupných dat lze konstatovat, že hlavními zdroji emisí prekurzorů ozonu v rámci celé ČR je doprava, veřejná energetika (výroba elektrické energie a tepla) a používání rozpouštědel (včetně domácího užití) • Data na úrovni Středočeského kraje ukazují vyšší podíl lokálního vytápění na emisích CO a zejména majoritní podíl plošného použití rozpouštědel na emise VOC, které jsou prekurzorem ozonu. • Lokálně má významný vliv dálkový přenos prekurzorů ozonu (v rámci ČR i kraje)
Ozon v MB • v ČR 71 měřících stanic- ve StČ kraji 3 - Ondřejov, Kladno a MB • Pro troposférický ozon stanoven imisní limit 120 µg/m3 pro klouzavý osmihodinový průměr • Přípustný průměrný roční počet překročení těchto koncentrací za poslední 3 roky je stanoven na 25 • V AIM SMBOA ozon měřen od března 2003 • MB v roce 2006 z hlediska ochrany zdraví lidí 10. přízemním ozonem nejzatíženější lokalitou v ČR, v roce 2007- 17., v roce 2008- 20., v roce 2009- 29.
Počet nadlimitních klouzavých 8hod. koncentrací ozonu v MB 2003- 2009 (Tabelární ročenky ČHMÚ) 80
Počet nadlimitních klouzavých 8 hod. průměrů
70
60
50
40
30
20
10
0 VoL
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
67
20
47
53
17
26
24
Vývoj maximálních a 26. nejvyšších klouzavých 8hod. koncentrací ozonu v MB- 2003-2009 (µg/m3 ) (Tabelární ročenky ČHMÚ)
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
MAX 8 hod.
183,1
145,4
175,9
189,9
179,1
157,5
139,6
Termín
13.8.
12.8.
15.7.
27.7.
17.7.
2.7.
26.5.
26. hodnota
138,9
116,7
129,3
139
114,8
120,1
118,9
Termín
21.8.
7.8.
6.3.
27.6.
21.7.
9.5.
12.4
Příklad sezonní distribuce překročení 8hod. koncentrací ozonu - 2005 (ČHMÚ)
Pořadí -Datum překročení- Hodnota v µg/m3 1 4.3.2005 17:00 120.0 2 5.3.2005 19:00 132.3 3 6.3.2005 0:00 129.3 4 25.3.2005 16:00 124.7 5 2.4.2005 17:00 124.2 6 3.4.2005 17:00 125.5 7 4.4.2005 17:00 132.6 8 15.4.2005 17:00 126.2 9 16.4.2005 17:00 121.1 10 17.4.2005 15:00 126.0 11 23.4.2005 18:00 121.9 12 24.4.2005 18:00 127.3 13 30.4.2005 18:00 128.3 14 1.5.2005 18:00 139.7 15 2.5.2005 17:00 145.6 16 14.5.2005 16:00 127.2 17 21.5.2005 16:00 127.7 18 22.5.2005 17:00 132.7 19 25.5.2005 18:00 131.6 20 26.5.2005 17:00 136.6 21 27.5.2005 17:00 132.6 22 28.5.2005 14:00 129.8 23 29.5.2005 14:00 133.5 24 30.5.2005 15:00 141.6 25 3.6.2005 16:00 140.3 26 13.6.2005 17:00 122.1 27 14.6.2005 16:00 131.9 28 16.6.2005 17:00 146.4 29 21.6.2005 17:00 133.6 30 24.6.2005 17:00 125.4 31 25.6.2005 16:00 152.3 32 28.6.2005 18:00 127.8 33 29.6.2005 18:00 120.3 34 4.7.2005 17:00 124.5 35 13.7.2005 20:00 125.8 36 14.7.2005 17:00 141.8 37 15.7.2005 17:00 175.9 38 16.7.2005 16:00 136.6 39 18.7.2005 17:00 139.7 40 28.7.2005 17:00 146.0 41 29.7.2005 17:00 154.9 42 20.8.2005 16:00 123.1 43 29.8.2005 17:00 123.5 44 30.8.2005 18:00 142.1 45 31.8.2005 16:00 146.7 46 1.9.2005 16:00 142.3 47 8.9.2005 17:00 128.9
Emise prekurzorů ozonu v ORP MB 2004 a 2005/2006 – celkem (t/rok) Generální rozptylové studie StČ kraje, Enviros s.r.o., 2005 a 2007 6000
Emise škodlivin (t/rok)
5000
4000
3000
2000
1000
0
NOx
VOC
CO
2004
1431,86
2695,06
3386,96
2005/2006
2383,95
3272,57
4912,94
Emise prekurzorů ozonu v ORP MB 2004 - dle kategorie zdrojů (t/rok) Generální rozptylové studie StČ kraje, Enviros s.r.o., 2005 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
NOx
VOC
CO
REZZO 4
758,98
380,35
1802,28
REZZO 3
102,76
867,12
1043,73
REZZO 2
17,4
17,89
19,57
REZZO 1
552,71
1429,7
521,38
Emise prekurzorů ozonu v ORP MB 2005/2006 - dle kategorie zdrojů (t/rok) Generální rozptylové studie StČ kraje, Enviros s.r.o., 2007 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
NOx
VOC
CO
REZZO 4
1417,86
647,64
3149,07
REZZO 3
131,4
1218,74
1244,85
REZZO 2
20,7
20,3
28,5
REZZO 1
813,99
1385,89
490,52
Emise VOC v ORP MB 2000-2008 dle kategorie zdrojů (t/rok) - bez dopravy (Emisní bilance ČHMÚ) 2500
2000
VOC (t/rok)
1500
1000
500
0 REZZO3
REZZO2 REZZO1
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
321,7
309
340,5
363,6
287,6
309,6
276,4
268,1
284,6
92,8
76,2
47,8
30,2
35,6
24,5
23,7
45,2
27,2
1662,8
1412,9
1438
1275,8
1444,1
1388,4
1323,4
1411,5
1394,2
Nejvýznamnější zdroje emisí NOx a VOC kategorie REZZO 1 a 2 ve StČ kraji- 2007 (Integrovaný krajský program ke zlepšení kvality ovzduší Středočeského kraje, 2009, str. 270 )
Nejvýznamnější zdroje emisí CO kategorie REZZO 1 a 2 ve StČ kraji- 2007 (Integrovaný krajský program ke zlepšení kvality ovzduší Středočeského kraje, 2009, str. 271 )
Ozon MB- shrnutí 1 Na základě dat z Generální rozptylové studie Středočeského kraje z roku 2005 a její aktualizace z roku 2007 lze konstatovat, že: • Hlavní původcem emisí NOx je doprava , která produkuje cca 60 procent tohoto znečištění a její podíl se zvyšuje. • I přes klesající produkci emisních zdrojů kategorie REZZO 1 je stále jejich celkový podíl cca 35 procent. • Původcem více než poloviny emisí NOx ze zdrojů REZZO 1 v ORP MB je teplárna ŠKO-ENERGO.
Ozon MB- shrnutí 2 • Oproti celostátní i krajské situaci je majoritním znečišťovatelem VOC kategorie zdrojů REZZO 1, která se na produkci VOC podílí více, než 40 procenty. Více než tři čtvrtiny tohoto znečištění pochází ze Škoda Auto a.s. • Druhý nejvýznamnější zdroj emisí VOC tvoří kategorie zdrojů REZZO3- tedy plošné užívání rozpouštědel . • Do teto skupiny jsou zahrnuty odpary VOC z použití nátěrových hmot, rozpouštědel, lepidel apod. s obsahem organických látek, které při zasychání příslušné hmoty unikají do ovzduší . Tyto emise nejsou bilančně vázány na konkretní místo. Jedná se o celkovou spotřebu jak obyvatelstvem, tak i v podnikové sféře.
Ozon MB- shrnutí 3 • Majoritním znečišťovatelem CO je doprava, která se na produkci CO podílí více jak 60 procenty. • Oproti celostátním údajům nejsou druhým nejdůležitějším zdrojem emisí CO velké spalovací zdroje, ale v souladu s krajskými údaji- malé rozptýlené zdroje kategorie REZZO3, tedy zejména lokální topeniště
Ozon MB- shrnutí 4 • Od roku 2004 do roku 2008 jsou koncentrace troposférického ozonu v SMBOA nadlimitní • V roce 2009 poprvé tříletý průměr počtu „nadlimitů“ klesl pod 25- na 22,3 • Jejich roční chod kopíruje trendy v celé ČR • V ORP roste (z mnoha různých důvodů) produkce prekurzorů ozonu • V souvislosti s oživením ekonomiky a rozvojem regionu jejich emise dále porostou • Kombinace se slunečným létem (2010) pak snadno počet „nadlimitů“ zvedne znovu nad přípustný průměrný roční počet překročení, tedy 25
Ozon- 26.6.-19.7. 2010
Ozon MB- závěr • Je žádoucí jakákoli aktivita vedoucí k informování veřejnosti o „nadlimitech“ koncentrací ozonu (stejně jako PM 10, B(a)P), kvůli kterým je část Mladoboleslavska dlouhodobě vedena jako Oblast se zhoršenou kvalitou ovzduší (OZKO) – která je to část a o původu tohoto znečištění • Evidence odkud to pochází a jak to vzniká je dost • Možno navázat na předchozí aktivity kraje- např. kampaň ke snižování emisí VOC z plošného užívání rozpouštědel
